煤矿井下巷道高压突水注浆封堵施工技术

孔伟杰 李俊华

摘 要：本文详细地介绍了老君堂煤矿井下21081工作面下顺槽高压突水具体情况，分析突水水源及突水机理，通过注浆封堵技术彻底解决了工作面突水问题，为矿井施工突水的治理积累了宝贵的经验。

关键词：突水 注浆 封堵

中图分类号：TD74 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（a）-0131-02

1 工程概况

老君堂煤矿立井单水平下山开拓，回采工作面伪倾斜布置。201×年10月3日，井下21081工作面下顺槽掘进至275 m处时，掘进工作面后方1～3m巷道左帮发生突水，突水量200 m3/h左右。掘进头后2～3 m左帮涌水150 m3/h左右，掘进头后14 m处顶部涌水5 0 m3/h左右，属于太原群灰岩水，水压2.5 MPa。初步判断突水处为岩溶裂隙发育区，岩溶裂隙沟通了下部灰岩含水层和上部顶板砂岩，可疑有奥陶系灰岩水和顶板砂岩水参与。该巷道为留窄小煤柱沿空掘巷，右侧2 m以外为采空区。矿井主排水能力700 m3/h左右，目前井下涌水量超过500 m3/h。为减轻主排水系统压力，减少排水费用，保证矿井安全生产，要求对突水点进行注浆封堵，封堵突水量的90%以上。

2 注浆封堵施工技术

2.1 施工辅助巷道

201×年10月31日，经现场考察确定，在掘进工作面后方2～3 m处顶水开掘一条辅助巷道，向左侧沿程追踪突水水源，希望能在左侧5～10 m处找到突水的孔洞，然后在辅助巷道内打止浆墙，外侧实施围岩加固，封堵突水点。经过4天施工掘进1.7 m，由于巷道上方破碎岩石大量冒落，冒落后的矸石堵塞了突水通道，突水从巷道顶部倾泄而下，尤如倾盆大雨，辅助巷道无法施工。于是在掘进工作面后方17 m处向左侧再施工一条辅助巷道，巷道上宽1.8m，下宽2.2 m，高2.0 m，坑木支护，长度10 m，水平。然后向右侧转90°，与下顺槽平行向前掘进，巷道断面不变，矿工钢支护，掘进12m后，用锚索钻机向前探水，找到突水通道后继续向前掘进，将水挖出来，让其全部从辅助巷道流出，使原突水点断流。

2.2 导水

用2根Φ15.24 mm无缝钢管将水全部导出，导水管长度每节3 m，以法兰盘连接，外端安装配套高压闸阀。导水管放入突水孔以后，用速凝胶泥固接导水管，尽可能将导水周围漏水裂隙全部封堵，将水全部集中于导水管，其余部位不得漏水。

2.3 止浆墙施工

为保证突水点注浆封堵质量，在前后施工的2个辅助巷道内施工2个止浆墙，第一次施工的辅助巷道内做的止浆墙为1号止浆墙，第二次施工的辅助巷道内的止浆墙为2号止浆墙，2个止浆墙同时施工。

1号止浆墙：1号辅助巷道向前掘进5～7m之后，向上部冒落带打入3～5根Φ15.24 mm注浆管，并将管子引至10 m以外，外端套实，安装配套高压球阀。然后在外侧用料石或红砖筑砌1 m厚的外墙，外墙向下深挖1 m至硬底，用混凝土填实，然后向上垒砌。墙内填片石，上部需要挑顶，将顶煤全部挑下，用料石垒至煤层顶板。在充填片石时需要在墙的中上部放置2～3根Φ25.4 mm注浆管，外端套实，安装配套高压球阀。

2号止浆墙：在2号辅助巷道内施工的止浆墙厚度6～8 m，在6～8 m之外先施工外侧墙，墙厚1 m，外墙向下深挖至硬底，用混凝土填实，然后向上垒砌。墙内填片石。在充填片石时在墙的中上部放置2～3根Φ25.4 mm注浆管，外端套实，安装配套高压球阀。

2.4 止浆墙注浆

墙体充满后，向墙体内注单液水泥浆，为保证水泥浆与片石充分接触，注浆过程中不允许加入任何化学添加剂。采用间歇式注浆，每注2～3 h停20 min左右，让浆液充分沉淀。即将结束时注水泥-水玻璃双液浆，保证上部充分注满。

2.5 止浆墙体外周边围岩注浆加固

止浆墙体周边围岩注浆在止浆墙凝固的7天之内进行。对1号止浆墙在掘进工作面后方15 m范围内喷浆，喷层厚度10～20 cm，可以分两遍喷射，目的是在巷道外侧先做一个简单的止浆层。在1号止浆墙后侧喷浆范围内分4遍实施围岩注浆，在2号止浆墙外侧分2遍实施围岩注浆。第一遍1号止浆墙外侧15 m范围内分5个注浆断面，每个断面布置13个注浆孔，孔深1.0 m，埋设Φ25.4 mm注浆管，管长0.5 m，外端套丝，安装配套高压球阀。2号止浆墙外侧围岩注浆加固范围为5～10 m，每2 m一个注浆断面，每个断面布置6个注浆孔，孔深1.0 m，埋设Φ25.4 mm注浆管，管长0.5 m，外端套丝，安装配套高压球阀，注水泥-水玻璃双液浆，浆液配比为水：水泥：水玻璃=1：0.8∶0.1～0.3，注浆压力0.5～1.0 Mpa。第二遍注浆注浆孔的密度和注浆管的形式与第一遍相同，孔深2.0 m，管长1.5 m，注水泥-水玻璃双液浆，注浆压力1.5～2.0 Mpa。由于2号辅助巷道为全岩巷，注浆2遍即可完成周边围岩加固。第三遍和第四遍注浆只在工作面下顺槽喷浆范围内进行。第三遍注浆孔的密度和注浆管的形式与前两遍相同，孔深3.0 m，管长2.5 m，注水泥单液浆，注浆压力3.0 Mpa。第四遍用锚索钻机造孔，孔深6 m，孔径Φ29 mm，下Φ20 mm注浆管，外侧过渡为Φ25.4 mm，与注浆系统以Φ25.4 mm球阀连接，注水泥单液浆，注浆压力4.0～5.0 Mpa。

2.6 关水增压实验

待止浆墙注浆充填7天后，两个墙体外侧围岩注浆加固工作全部完成，开始进行关水增压实验。加固后再关闭高压闸阀，直至关闭10～20 min后无漏水现象为止。

2.7 注浆封堵突水点

关水增压实验成功后，开始顶水注浆封堵突水点。注浆开始时，注单液水泥浆，水灰比调整为1∶1。注浆量超过150 t时，改注水泥-水玻璃双液浆，浆液配比为水泥：水玻璃：水=1.0∶0.1～0.3∶0.8～1.0。当注浆压力达到7.0MPa时，停止注浆。

3 注浆堵水效果分析

在注浆堵水前，下顺槽出水量达500 m3/h，随着注浆工程的进展，出水量也日趋减小。11月19日对井下工作面现场观测出水量基本消失，这一结果持续到11月28日整体注浆工程结束，注浆堵水率达98%，表明本次注浆堵水达到预期目的。

4 结语

本次注浆工程之所以能够取得圆满成功，其原因在于预测突水点位置准确，方案充分、正确，注浆工艺合理，施工措施妥当，取得了较好的封水效果，为老君堂煤矿节省了大量的电费，减少了地下水的流失，经济、社会效益显著，为类似矿井巷道涌水的治理提供了可以借鉴的成功经验。

参考文献

[1] 何满潮，景海河，孙晓明.软岩工程力学[M].北京：科学出版社，2001.

[2] 张农.巷道滞后注浆围岩控制理论与实践[M].徐州：中国矿业大学出版社，2004.

[3] 孙守增.煤矿开采中的地应力特点及其应用研究[D].山东科技大学，2003.